CN1044576C - 层状复合材料偏置变形复合轧制技术 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合材料偏置变形复合轧制技术，其方法步骤是先将要复合轧制的金属进行表面去垢处理，只清刷待复合金属中的软金属表面，待复合金属中的硬金属表面经碱性脱脂后再经盐酸酸洗，并在NaOH溶液中中和，送入加热炉中烘烤，将表面清刷后的待复合金属中的软金属放到加热炉中加热，然后用异径异步轧机轧制；最后进行扩散退火。其主要优点是提高结合强度，可达到待复合金属中的软金属的基体强度，待复合金属中的硬金属变形量仅为4%以下，能大幅度地提高深冲性能，扩大钢铝复合板使用范围，可广泛应用于汽车、航空、化工、炊具和家电等行业。

Description

层状复合材料偏置变形复合轧制技术

本发明属于金属轧制技术领域，特别是一种层状复合材料偏置变形复合轧制技术。

固相复合轧制法是一种生产复合板(两种金属层状复合板)的方法。早在56年美国《Metal & Control Corp.》采用表面处理(磨光)、轧制复合、扩散退火三步法生产复合板。这一技术的成功，推动了复合材料生产技术的发展。但由于金属氧化速度快，表面的氧化膜影响异种金属焊合，所以用三步法生产复合板一般需要一次总变形量达60％以上。这样对熔点相差很大的异种金属复合板不可能通过退火软化处理的方法消除金属变形遗留的加工硬化和脆化。如此生产出的复合板不能用于深冲压制品，限制了复合板的使用范围。80年代，日本、美国、前苏联等国家曾有专利，采用予先喷涂金属保护层或真空表面处理与轧制的方法生产复合板。这样可大幅度地减小复合轧制变形量，提高复合板的深冲性能。其缺点是真空或涂镀层保护法生产复合板需将整个机组封闭，技术难度大，造价昂贵，成本高，不宜生产大量普通使用的钢铝复合板。因此，目前未能在生产中应用。96年东北大学(包括发明人在内)曾研究过钢铝复合轧制技术(《钢铁》No.8.P45,1995)，目的是提高复合板的深冲性能。其工艺方法是：轧制复合前，先对两种金属表面进行脱脂处理和钢丝刷清理；轧制复合时，铝层温度分别为室温、250℃、350℃和500℃；钢层均为室温。轧制变形程度为10％～60％不等。但对钢板和铝板同时进行表面钢丝刷清理，结果钢表面形成加工硬化块、复合后硬化块脆、易断裂，同时钢的变形量占10％左右，这一工艺虽使深冲性能有所提高，但达不到深冲件对深冲性能的要求。仍需研究开发降低钢在复合过程中的变形量。

鉴于上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种降低金属总变形量，提高深冲性能，工艺更加简化，扩大复合板使用范围的层状复合材料偏置变形复合轧制技术。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的。本发明的工艺步骤是：先将要复合轧制的金属进行表面除垢(去除表面污垢)处理，本发明取消用钢丝刷清理待复合金属中的硬金属表面、只清刷待复合金属中的软金属铝表面，这样简化了工艺要求严格的清刷工序。待复合金属中的硬金属钢表面经碱性脱脂，之后再经盐酸酸洗，为加快酸洗速度，将酸加热到60-80℃，去除钢表面的氧化皮后，为防止铁的氯化物粘在钢的表面上，将酸洗后的钢在NaOH溶液中中和，中和后经热风吹干钢表面积水，送入温度100-200℃加热炉中烘烤，离解结合水。

为进一步激活待复合金属中的软金属原子的还原能力，使其在轧制复合时可以还原待复合金属中的硬金属表面的氧化膜，实现两种金属的金属间结合，降低变形抗力，增大其变形量、将表面清刷后的待复合金属中的软金属放到加热炉中加热到300-540℃、保温20-90分钟，使清洗后的待复合金属中的硬金属加热不超过200℃，时间不超过为1-10分钟，以避免氧化层增厚。

再将经过区别加热后的两种金属板迅速送入异径异步轧机进行复合轧制。

异径异步轧机两个工作辊直径比达到1.5-4，通过齿数不同的异步齿轮箱与两个工作辊相连接，使工作辊的线速度不同，两工作辊表面速度比值在1.05-2.0之间，轧制时让待复合中的软金属与慢速大直径辊面接触，待复合中的硬金属与快速辊面相接触。轧制时，使变形集中在待复合中的软金属上，待复合中的硬金属变形量很小(变形量小于4％)，使变形偏置于待复合中的软金属，软金属变形量是待复合中的硬金属变形量10倍以上，以实现牢固的金属间结合。

最后，将轧制复合后的复合板送入加热炉中进行扩散退火，温度300-500℃，时间0.5-2小时，一方面使结合的两种金属原子相互进一步扩散，结合牢固，另一方面使复合中加工硬化后的软金属重新再结晶，进而提高复合板的深加工性能。

本发明与现有技术相比具有如下优点和效果。

采用上述方法生产的钢铝复合板，结合强度高，可以达到软金属铝的基体强度。同时硬金属钢的变形量仅有4％以下，近于一般的平整变形量，故提高了深冲性能，这样生产出的复合板具有良好的成形性能。可在汽车、航空、化工、炊具和家电等行业广泛应用。

以下结合实施例对本发明予以进一步说明：

实施例1：

先将要复合轧制的金属进行表面去垢处理，只清刷待复合金属中的软金属表面，待复合中的硬金属钢表面经碱性脱脂后再经加热到60℃的盐酸中酸洗，将酸洗后的钢板在NaOH溶液中中和，经热风吹干积水，送入加热炉中烘烤，离解结合水、温度100℃，时间5分钟，将表面清刷后的待复合中的软金属放到加热炉中加热到300℃，保温20分钟，然后送入异径异步轧机中进行复合轧制，轧机工作辊直径比为1.5，工作辊表面的线速度比值为1.05，轧制时让软金属与慢速大直径辊接触，待复合中的硬金属与快速辊相接触。轧制时使变形集中在待复合中的软金属上，使变形偏置于待复合中的软金属。

最后，将轧制复合的复合板送入加热炉中进行扩散退火，温度为300℃，时间为0.5小时。

实施例2：

方法步骤同实施例1，不同的是将待复合中的硬金属表面经碱性脱脂后再经加热到80℃的酸液中酸洗，酸洗后的钢板在NaOH溶液中中和，经热风吹干积水，送入加热炉中烘烤，离解结合水，温度为180℃、时间3分钟，将表面清刷后的待复合中的软金属放到加热炉中加热到540℃，保温90分钟，轧机工作辊直径比为4，工作辊表面线速度比为2.0，扩散退火温度为500℃，时间为2小时。

实施例3：

方法步骤同实施例1，不同的是将待复合中的硬金属表面经碱性脱脂后再经加热到60℃的盐酸中酸洗，酸洗后的钢板在NaOH溶液中中和，经热风吹干积水，送入加热炉中烘烤，离解结合水，温度为199℃，时间1分钟，将表面清刷后的待复合中的软金属放到加热炉中加热到400℃，保温50分钟，轧机工作辊直径为2.5，工作辊表面线速度比为1.5，扩散退火温度为400℃，保温时间1小时。

Claims (3)

1、一种层状复合材料偏置变形复合轧制技术，其特征在于：先将要复合轧制的金属进行表面去垢处理，只清刷待复合金属中的软金属表面，待复合金属中的硬金属表面经碱性脱脂后再经加热到60-80℃的盐酸中酸洗，再在NaOH溶液中中和，经热风吹干积水，送入加热炉中烘烤，离解结合水，温度100-200℃、时间1-10分钟，然后将表面清刷后的待复合金属中的软金属放到加热炉中加热到300-540℃，保温20-90分钟，将上述经过区别加热后的两种金属送入异径异步轧机进行复合轧制，轧机工作辊直径比为1.5-4，工作辊表面的线速度比值为1.05-2.0之间，轧制时让待复合金属中的软金属与慢速大直径辊面接触，待复合金属中的硬金属与快速辊面相接触，轧制时，使变形偏置于待复合金属中的软金属；

最后，将轧制复合后的复合板送入加热炉中进行扩散退火，温度为300-500℃，时间为0.5-2小时。

2、根据权利要求1所述的层状复合材料偏置变形复合轧制技术，其特征在于：将表面清刷后的待复合金属中的软金属放到加热炉中热到400-500℃，保温40-80分钟。

3、根据权利要求1或2所述的层状复合材料偏置变形复合轧制技术，其特征在于：扩散退火温度为350-450℃、时间为1-1.5小时。